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生物的光合作用和呼吸作用

光合作用是綠色植物將來自太陽的能量轉化為化學能(糖)的過程。生態系統的燃料來自太陽能。綠色植物在光合作用中捕捉光能,轉化為碳水化合物儲存化學能。然後能量通過食草動物吃植物,食肉動物吃食草動物的過程,在生態系統的物種之間傳遞。這些相互作用的形式構成了食物鏈。

作用原理

葉綠體植物不同於動物,它們沒有消化系統,所以它們必須依靠其他途徑來吸收營養。植物是所謂的自養生物之壹。對於綠色植物來說,在陽光充足的日子裏,它們利用太陽能進行光合作用,以獲取生長發育所必需的養分。這個過程的關鍵參與者是內部葉綠體。在陽光的作用下,葉綠體將通過氣孔進入葉片的二氧化碳和根系吸收的水分轉化為澱粉等能量物質,同時釋放氧氣。

化學方程式CO2+H2O→(CH2O)+O2(反應條件:光能和葉綠體)12H2O+6CO2+陽光→(與葉綠素的化學反應);C6H12O6(葡萄糖)+6o 2+6H2O H2O→2H+2e-+1/2 O2(光解水)NADP++2e-+H+ → NADPH(氫轉移)ADP+Pi+能量→ATP(能量轉移)CO2+C5化合物→2C3化合物(二氧化碳的固定)2C3化合物+4NADPH→C3糖(有機物的生成或C3的還原)C3(部分)→C5化合物(部分)葡萄糖、蔗糖、澱粉、 而且有的還會產生脂肪)ATP→ADP+Pi+能量(能量消耗)能量轉換過程:光能→電能→不穩定化學能(儲存在ATP的高能磷酸鍵中的能量)→穩定化學能(澱粉等糖類的合成)註:光反應只能在光照條件下進行,只要滿足碳反應條件就可以進行碳反應。 也就是說,碳反應不壹定要在黑暗中進行。

光反應條件:光、光合色素、光反應酶。單位:葉綠體的類囊體膜。光合反應(色素所在的地方):(原料)光(產物)水+二氧化碳-→有機物(主要是澱粉或脂肪)+氧氣(光和葉綠體是條件)葉綠體過程:①光解水:2H2O→4[H]+O2(色素在光和葉綠體中的催化作用)②ATP合成:ADP+Pi+能量→ATP(酶催化)。影響因素:光照強度、CO2濃度、供水量、溫度、pH值、礦物質元素等。意義:①光解水產生氧氣。②將光能轉化為化學能產生ATP,為碳反應提供能量。(3)利用水光解產物氫離子合成NADPH(還原型輔酶ⅱ),為碳反應提供還原劑NADPH(還原型輔酶ⅱ)。

呼吸是生物細胞氧化分解有機物並產生能量的化學過程,也稱細胞呼吸。無論自養與否,細胞內完成生命活動所需的能量都來自呼吸。線粒體是真核細胞中與呼吸作用關系最密切的細胞器,呼吸作用的幾個關鍵步驟都在其中進行。呼吸是壹種酶促氧化反應。雖然叫氧化反應,但不管有沒有氧氣參與,都可以叫呼吸作用(這是因為在化學中,有電子轉移的反應過程可以叫氧化)。在有氧的情況下呼吸叫做有氧呼吸;無氧的反應叫做無氧呼吸。對於相同量的有機化合物,無氧呼吸產生的能量小於有氧呼吸產生的能量。有氧呼吸和無氧呼吸是細胞內的不同反應,與生物體沒有直接關系。即使是呼吸氧氣的生物,也可以在細胞內無氧呼吸。呼吸的目的是通過在食物中釋放能量來產生三磷酸腺苷(ATP),而三磷酸腺苷是細胞最重要的直接供能體。呼吸作用的過程可以比作氫氣和氧氣的燃燒,但兩者最大的區別在於呼吸作用是通過壹系列的反應步驟壹步步釋放食物中的能量,而不是像燃燒壹樣壹次性釋放。在呼吸過程中,三種營養物質,即碳水化合物、蛋白質和脂類的基本成分——葡萄糖、氨基酸和脂肪酸被分解成更小的分子,能量通過幾個步驟轉移到還原氫(化合價為+1的氫)。最後通過壹系列電子轉移鏈,氫氣被氧化生成水;原本儲存在其中的能量轉移到ATP分子中進行生命活動。

植物呼吸過程:有機物(儲能)+氧氣(通過線粒體)→二氧化碳+水+能量化學式有機物(儲能)(壹般為葡萄糖C6H12O6)+6O2 →(條件:酶)6CO2+6H2O+大量能量無氧呼吸化學式有機物(C6H12O6) → 2c2。